开源原创verilog四通道接收一通道转发UART模块

skyxjh · 发表于 2013-7-3 19:23:07

开源原创verilog四通道接收一通道转发UART模块。
该模块实现4通道接收，1通道转发，4字节为1帧。
设置发送通道波特率为接收通道的4倍就可以保证不丢失数据。
如果接收通道的数据不是连续的，间隔时间内能保证转发完4帧数据，这样发送通道波特率可以与接收通道相同。
每通道包括8字节FIFO，转发某一通道数据帧时不影响数据的接收。

skyxjh · 发表于 2013-7-3 19:24:27

module uart8n1(
input rst,
input clk,
input [3:0]rxd,
output txd
);
parameter true = 1'b0, false = 1'b1;
wire txen, txfull, txempty, txhfull;
wire [7:0] dat;
wire [3:0] rdrxd;
wire [3:0] rxfull;
wire [3:0] rxempty;
wire [3:0] rxhfull;
uart8n1_ctrl ctrl(
.rst(rst),
.clk(clk),
.rxhfull(rxhfull),
.txhfull(txhfull),
.txen(txen),
.rdrxd(rdrxd)
);
uart8n1_rx rx1(
.rst(rst),
.clk(clk),
.rxd(rxd[0]),
.rxen(true),
.divp(50_000_000/115_200), //fclk/baud
.rdrxd(rdrxd[0]),
.dat(dat),
.rxfull(rxfull[0]),
.rxempty(rxempty[0]),
.rxhfull(rxhfull[0])
);
uart8n1_rx rx2(
.rst(rst),
.clk(clk),
.rxd(rxd[1]),
.rxen(true),
.divp(50_000_000/115_200), //fclk/baud
.rdrxd(rdrxd[1]),
.dat(dat),
.rxfull(rxfull[1]),
.rxempty(rxempty[1]),
.rxhfull(rxhfull[1])
);
uart8n1_rx rx3(
.rst(rst),
.clk(clk),
.rxd(rxd[2]),
.rxen(true),
.divp(50_000_000/115_200), //fclk/baud
.rdrxd(rdrxd[2]),
.dat(dat),
.rxfull(rxfull[2]),
.rxempty(rxempty[2]),
.rxhfull(rxhfull[2])
);
uart8n1_rx rx4(
.rst(rst),
.clk(clk),
.rxd(rxd[3]),
.rxen(true),
.divp(50_000_000/115_200), //fclk/baud
.rdrxd(rdrxd[3]),
.dat(dat),
.rxfull(rxfull[3]),
.rxempty(rxempty[3]),
.rxhfull(rxhfull[3])
);
uart8n1_tx tx(
.rst(rst),
.clk(clk),
.dat(dat),
.txen(txen),
.divp(50_000_000/115_200), //fclk/baud
.txd(txd),
.txfull(txfull),
.txempty(txempty),
.txhfull(txhfull)
);
endmodule

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skyxjh · 发表于 2013-7-3 19:24:55

module uart8n1_ctrl(
input rst,
input clk,
input [3:0] rxhfull,
input txhfull,
output txen,
output [3:0] rdrxd
);
parameter true = 1'b0, false = 1'b1;
reg txe = false;
assign txen = txe;
reg [3:0]rdd = 4'hf;
assign rdrxd = rdd;
reg [2:0]ctrstate = IDLE;
parameter IDLE = 3'h0, RD0 = 3'h1, RD1 = 3'h2, RD2 = 3'h3, RD3 = 3'h4;
reg [1:0]statetrans1 = 2'b0;
parameter RDRXFIFO = 2'd0, WRTXFIFO = 2'd1, BYTECNT = 2'd2;
reg [1:0]bytecnt = 2'b0;
task trans4bytes;
input [1:0]chl;
case(statetrans1)
RDRXFIFO: begin
rdd[chl] <= true;
statetrans1 <= 2'd1;
end
WRTXFIFO: begin
txe <= true;
statetrans1 <= 2'd2;
end
BYTECNT: begin
txe <= false;
rdd[chl] <= false;
if(bytecnt == 2'd3) begin
ctrstate <= IDLE;
end
else begin
bytecnt <= bytecnt + 1'b1;
statetrans1 <= RDRXFIFO;
end
end
endcase
endtask
always @(posedge clk or negedge rst) begin
if(rst == true) begin
rdd <= {4{false}};
txe <= false;
ctrstate <= IDLE;
end
else begin
case(ctrstate)
IDLE: begin
rdd <= {4{false}};
txe <= false;
bytecnt <= 2'd0;
statetrans1 <= RDRXFIFO;
if(rxhfull[0] == true) begin ctrstate <= RD0; end
else if(rxhfull[1] == true) begin ctrstate <= RD1; end
else if(rxhfull[2] == true) begin ctrstate <= RD2; end
else if(rxhfull[3] == true) begin ctrstate <= RD3; end
else begin ctrstate <= IDLE; end
end
RD0: begin trans4bytes(0); end
RD1: begin trans4bytes(1); end
RD2: begin trans4bytes(2); end
RD3: begin trans4bytes(3); end
endcase
end
end
endmodule

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skyxjh · 发表于 2013-7-3 19:25:23

module uart8n1_rx(
input rst,
input clk,
input rxd,
input rxen,
input [15:0] divp,
input rdrxd,
output [7:0] dat,
output rxfull,
output rxempty,
output rxhfull
);
parameter true = 1'b0, false = 1'b1;
reg [7:0] rxdata = 8'b0;
wire [7:0] rxdat = rxdata;
reg dready = false;
wire ien = dready;
wire rxdlpo;
reg [15:0] divcnt = 16'b0;
reg [2:0] bitcnt = 3'b0;
reg [1:0] rxstate = IDLE;
parameter IDLE = 2'h0, RXSTART = 2'h1, RXDATBITS = 2'h2, RXSTOP = 2'h3;
fifo8x8 rxfifo(
.rst(rst),
.ien(ien),
.oen(rdrxd),
.idat(rxdat),
.odat(dat),
.full(rxfull),
.empty(rxempty),
.hfull(rxhfull)
);
lowpass lp(
.clk(clk),
.lin(rxd),
.lout(rxdlpo)
);
always @ (posedge clk or negedge rst) begin
if(rst == 1'b0) begin
dready <= false;
divcnt <= 16'b0;
rxstate <= IDLE;
end
else begin
case(rxstate)
IDLE: begin
dready <= false;
if(rxen == true && rxdlpo == 1'b0) begin
divcnt <= 16'b0;
rxstate <= RXSTART;
end
end
RXSTART: begin
if(divcnt == divp[15:1]) begin
divcnt <= 16'b0;
if(rxdlpo == 1'b0) begin
bitcnt <= 3'b0;
rxstate <= RXDATBITS;
end
else begin
rxstate <= IDLE;
end
end
else begin
divcnt <= divcnt + 1'b1;
end
end
RXDATBITS: begin
if(divcnt == divp) begin
// rxdata <= {rxdlpo,rxdata[7:1]}; //Lsb first
rxdata <= {rxdata[6:0],rxdlpo}; //Msb first
divcnt <= 16'b0;
if(bitcnt == 3'h7) begin
bitcnt <= 3'b0;
rxstate <= RXSTOP;
end
else begin
bitcnt <= bitcnt + 1'b1;
end
end
else begin
divcnt <= divcnt + 1'b1;
end
end
RXSTOP: begin
if(divcnt == divp) begin
divcnt <= 16'b0;
rxstate <= IDLE;
if(rxdlpo == 1'b1) begin
dready <= true;
end
end
else begin
divcnt <= divcnt + 1'b1;
end
end
endcase
end
end
endmodule

复制代码

skyxjh · 发表于 2013-7-3 19:25:40

module uart8n1_tx(
input rst,
input clk,
input [7:0] dat,
input txen,
input [15:0] divp,
output reg txd,
output txfull,
output txempty,
output txhfull
);
parameter true = 1'b0, false = 1'b1;
wire [7:0] txdat;
reg rdfifo = false;
wire oen = rdfifo;
reg [15:0] divcnt = 16'b0;
reg [2:0] bitcnt = 3'b0;
reg [1:0] txstate = IDLE;
parameter IDLE = 2'h0, TXSTART = 2'h1, TXDATBITS = 2'h2, TXSTOP = 2'h3;
fifo8x8 txfifo(
.rst(rst),
.ien(txen),
.oen(oen),
.idat(dat),
.odat(txdat),
.full(txfull),
.empty(txempty),
.hfull(txhfull)
);
always @ (posedge clk or negedge rst) begin
if(rst == 1'b0) begin
txd <= 1'b1;
rdfifo <= false;
txstate <= IDLE;
end
else begin
case(txstate)
IDLE: begin
txd <= 1'b1;
if(txempty == false) begin
divcnt <= 16'b0;
txstate <= TXSTART;
end
end
TXSTART: begin
txd <= 1'b0;
rdfifo <= true;
if(divcnt == divp) begin
divcnt <= 16'b0;
bitcnt <= 3'b0;
txstate <= TXDATBITS;
end
else begin
divcnt <= divcnt + 1'b1;
end
end
TXDATBITS: begin
// txd <= txdat[bitcnt]; //Lsb first
txd <= txdat[3'h7 - bitcnt]; //Msb first
if(divcnt == divp) begin
divcnt <= 16'b0;
if(bitcnt == 3'd7) begin
bitcnt <= 3'b0;
txstate <= TXSTOP;
end
else begin
bitcnt <= bitcnt + 1'b1;
end
end
else begin
divcnt <= divcnt + 1'b1;
end
end
TXSTOP: begin
txd <= 1'b1;
rdfifo <= false;
if(divcnt == divp) begin
divcnt <= 16'b0;
txstate <= IDLE;
end
else begin
divcnt <= divcnt + 1'b1;
end
end
endcase
end
end
endmodule

复制代码

skyxjh · 发表于 2013-7-3 19:26:02

module fifo8x8(
input rst,
input ien,
input oen,
input [7:0] idat,
output [7:0] odat,
output full,
output empty,
output hfull
);
parameter true = 1'b0, false = 1'b1;
reg [7:0] mem [0:7];
reg [2:0] wraddr = {3{1'b0}};
reg [2:0] rdaddr = {3{1'b1}};
wire [2:0] datnum = wraddr - rdaddr;
assign full = datnum == 1'b0 ? true : false;
assign empty = datnum == 1'b1 ? true : false;
assign hfull = datnum > 3'h4 ? true : false;
assign odat = oen == true ? mem[rdaddr] : 8'bz;
always @ (negedge ien or negedge rst) begin
if(rst == 1'b0) begin //reset
wraddr <= {3{1'b0}};
end
else begin
if(full == false) begin //push
mem[wraddr] <= idat;
wraddr <= wraddr + 1'b1;
end
end
end
always @ (negedge oen or negedge rst) begin
if(rst == 1'b0) begin //reset
rdaddr <= {3{1'b1}};
end
else begin
if(empty == false) begin //pop
rdaddr <= rdaddr + 1'b1;
end
end
end
endmodule

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skyxjh · 发表于 2013-7-3 19:26:17

module lowpass(
input clk,
input lin,
output lout
);
reg [3:0] lpbuf;
always @ (posedge clk) begin lpbuf <= {lpbuf[2:0],lin}; end
wire lin1 = & lpbuf;
wire lin0 = | lpbuf;
assign lout = (lin1 == 1'b1) ? 1'b1 : (lin0 == 1'b0) ? 1'b0 : lout;
endmodule

复制代码

skyxjh · 发表于 2013-7-3 19:32:31

为方便大家下载引用，打包工程代码如下，请勿用于商业用途，用于教程或出版请联系本人。

skyxjh · 发表于 2013-7-3 21:05:54

发送通道的FIFO可以省了，直接对接对应接收通道的FIFO就可以，可以节省不少资源。

skyxjh · 发表于 2013-7-3 21:08:05

只要资源足够，可以扩展到N通道，代码扩展很方便。

skyxjh · 发表于 2013-7-3 21:12:05

4RX、1TX加调度代码只占用700多个LE。

coding2011 · 发表于 2013-7-3 22:26:40

非常不错的思路，值得学习一下

lyl520719 · 发表于 2013-7-4 07:58:22

感谢skyxjh 。

sky_prince · 发表于 2013-7-4 09:51:12

顶起，向skyxjh学习。

wdooy · 发表于 2013-7-5 16:53:25

学习！！！！！！！！！！

afei8856 · 发表于 2013-7-18 10:52:16

参考学习一下设计思路

zpwkxg · 发表于 2015-3-1 15:06:56

4收1发用在什么地方？

xiaomao1490 · 发表于 2015-3-1 15:24:52

这个可以用在哪些方面

wowangru · 发表于 2018-11-9 20:52:37

采样倍数是多少？

wowangru · 发表于 2018-11-16 13:48:37

丢包吗？？？？？？？？

TKZXJ · 发表于 2018-12-16 15:42:58

感谢分享

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